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2019-11-15離岸風機噪音對海豚生理可能的影響
455 期
Author 作者
楊瑋誠／臺灣大學獸醫學系；陳琪芳／臺灣大學工程科學及海洋工程學系；任一凡／遠雄海洋公園；周蓮香／臺灣大學生態學與演化生物學研究所。
發生了什麼變化？身體在接收噪音時
噪音，對生物來說是一個什麼樣的存在？以人類的研究為例，人體對噪音的第一時間反應來自於觸發保護機制的杏仁核，會促使包括腎上腺皮質醇（cortisol）等緊迫荷爾蒙的釋放，導致心跳加速並影響身體內許多代謝功能。在正常情況下，人體內的腎上腺皮質醇濃度會隨晝夜而有早上較高、晚上較低的變化。當面臨長時間的緊迫刺激（如噪音）時，腎上腺皮質醇濃度的晝夜循環將受到干擾，使得夜間濃度持續居高不下、身體代謝功能異常，進而延伸出各種病症，包括糖尿病、骨質疏鬆症、免疫抑制、傷口延後復原、高血壓、血中膽固醇堆積以至新血管破壞或心肌梗塞、胃酸分泌增加引發的胃潰瘍等。
即使在睡眠中，也會因為飛機或載滿貨物的卡車經過所發出的噪音而受到影響。過去的研究顯示，居住在有較高道路交通噪音（白天平均音量>60 dB（A））社區的兒童，他們的夜間尿液中腎上腺皮質醇含量比居住在較安靜（白天平均音量<50 dB（A））社區的兒童為高，顯示生理緊迫上升的情形。後續研究也指出，暴露於80 dB（A）噪音達20分鐘，唾液中的皮質醇分泌量就會有明顯的增加。
人體遇到緊迫時腎上腺素、正腎上腺素、多巴胺等激素會上升，這些賀爾蒙會抑制身體的免疫功能，包括抑制自然殺手細胞的活化，這時候身體將容易受到病毒的感染，潛伏在身體內的病毒也容易有復發的機會，而長期處在緊迫情況下也會導致身體持續釋放緊迫賀爾蒙，因而提高觸發免疫活動的臨界值，降低身體對感染的免疫反應。英國曾對154名男性及266名女性健康自願受試者進行實驗，先透過問卷調查評估每個人的緊迫指數，之後再個別給予低感染劑量的呼吸道病毒，以便觀察人體在不同緊迫指數下對病毒的抵抗性。結果發現，隨著緊迫指數升高，感染率由74%上升至90%，而臨床感冒症狀發生率由27%上升至47%，顯示緊迫恐抑制身體免疫功能。
圖一：原始錄音（虛線）與播放聲音（實線）之「三分之一八音頻帶」（1/3 octave band）頻譜。播放聲音是於水下喇叭 2 公尺前，於水下 1 公尺錄製。
鯨豚呢？牠們能與這些噪音和平共處嗎？
鯨豚若暴露在低音量噪音的環境下，是否也會造成生理緊迫，降低它們對病原之抵抗力？
哺乳動物學家湯馬仕（Jeanette A. Thomas）等人曾錄製阿拉斯加一鑽油平台的運作噪音，並回播給4隻圈養白鯨聽，其音量為153 dB re 1 μPa（此音量與鑽油平台實際音源相類似），暴露時間30分鐘，並在實驗前後觀察記錄白鯨之行為及抽血檢測緊迫賀爾蒙腎上腺素、正腎上腺素值的變化，希望了解白鯨對此噪音的行為及生理反應。
然而該實驗結果顯示，4隻白鯨的行為及緊迫賀爾蒙分泌量，在噪音暴露實驗前後並無明顯改變。雖然如此，作者認為，由於該次實驗中之噪音暴露時間較短暫（30分鐘），加上白鯨已習慣圈養環境中與鑽油平台運作噪音相類似的低頻聲音（如抽水機聲），噪音並未造成行為及生理之改變不代表噪音對白鯨無影響；對於生活在鑽油平台附近的白鯨而言，鑽油平台噪音是屬於長期性的，因此實際影響仍有待進一步研究證實。
打樁與風機運轉，恐打破鯨豚平靜生活
離岸風機的建設與運轉可能從許多層面影響中華白海豚。風機建設過程中的打樁噪音可能會對近距離的鯨豚造成聽力損傷、行為衝擊，雖然營運期間長期噪音對於鯨豚類產生的生態影響仍不清楚，但長期的低頻噪音可能大幅改變棲地的音響環境，增加鯨豚的生理壓力，也可能遮蓋發聲魚類的低頻鳴唱。興建離岸風力發電廠時的施工船隻交通、打樁噪音已知可能會對鄰近活動的鯨豚造成生理、行為等各種生態衝擊，且打樁噪音的影響可遠至15~20公里，導致鯨豚活動產生棲地位移效應。
該建設雖為國家重要的再生能源政策，然而風機建設過程中的打樁噪音可能會對近距離內的白海豚造成聽力損傷與行為影響。因此施工階段亟須採取預防性措施、減輕衝擊措施與施工管制措施等以降低對生態之衝擊，減緩噪音衝擊也將是開發離岸風電最重要的環境議題。然而，針對打樁噪音影響鯨豚聽力的研究相當缺乏，目前美國國家海洋漁業局（National Marine Fisheries Service, NMFS）的噪音影響鯨豚規範也仍有爭議並正在研議修正。如何能透過實驗來了解打樁對鯨豚聽力、生理與行為的影響，將能協助噪音規範的制定並減少白海豚族群存續的風險。
目前，苗栗風場與彰化風場將進入施工階段，必須透過仔細、縝密與長期的監測，以評估離岸風場開發對此瀕危族群造成的生態與生理上的影響，並研擬減緩衝擊的施工及營運管理措施，將離岸風機開發對白海豚的衝擊減至最低，以達成離岸風電產業與海洋生態共存的永續發展。因此，筆者團隊盼能透過圈養環境模擬打樁噪音與風機運轉噪音，來了解噪音如何影響兩隻瓶鼻海豚（Tursiops truncatus）個體的生理反應。
就算不會傷及聽力，卻也可能改變鯨豚行為⋯⋯
團隊首先建立的瓶鼻海豚聽力曲線與免疫反應的基準值，然後對海豚進行噪音暴露實驗，並採血分析瓶鼻海豚體內的緊迫激素與免疫相關基因表現的反應，來推估噪音對海豚造成緊迫的影響。
在打樁噪音的暴露實驗結果發現，於高音量（Mean Lz-p=160 dB re 1μPa,mean SEL=137 dB re 1 μPa）的打樁噪音暴露30分鐘後其緊迫指數（包括皮質醇與細胞激素表現）與其它音量相比有顯著上升，低音量（Mean Lz-p=147 dB re 1μPa,mean SEL=124 dB re 1μPa）則與無音量無明顯差異，表示超過SEL 137 dB可能造成海豚緊迫。另外，在風機運轉噪音的暴露實驗中，以Lz-p=110-120 dB re1μPa的聲壓連續播放兩週，於第一天、第七天、第十四天皆抽血檢驗海豚緊迫情況，重複五次，結果發現皮質醇與細胞激素表現並無明顯差異，表示運轉噪音可能不會造成海豚緊迫。
過去研究發現，白鯨（Delphinapterus leucas）與瓶鼻海豚對於每天暴露在一秒的高強度（RMS SPL=192~201 dB re 1μPa）噪音下會產生有聽力暫時損失（temporary threshold shift, TTS）的情況。對瓶鼻海豚播放噪音暴露量（sound exposure level, SEL）3kHz190 dB re 1μPa或20 kHz 181 dB re 1μPa，16秒的連續性噪音會有TTS的現象產生。
此次研究中使用之高音量雖不會造成海豚有TTS，但暴露於低音量噪音亦會造成海豚生理上的緊迫。工程噪音如打樁聲，由於海底地形差異、聲音傳輸損失等因素，音量會隨著與工程距離的增加而逐漸減少。這些較低音量的噪音，雖然並不會造成鯨豚立即性的致命或聽力損傷，但持續性低音量噪音卻可能造成動物行為改變、降低牠們偵測海洋環境中重要聲音的效率或遮蔽同種間溝通的叫聲，因而無法有效找尋食物、偵測掠食者或溝通。
本研究中播放模擬打樁噪音音量達Lz-p=160 dB re 1μPa時，可造成皮質醇濃度明顯上升與緊迫免疫基因IL-10表達量上升。海洋工程研究學者胡惟鈞等人，曾量測苗栗與彰化外海的海氣象觀測塔在基礎打樁施工時的水下噪音，距苗栗觀測塔791公尺測點於800 Hz音量約為110 dB re 1μPa，距彰化觀測塔656公尺測點於800Hz音量約為140 dB re 1μPa，配合本研究結果可初步推測：海豚在施工處500公尺外可能不會造成明顯的生理緊迫。然而，工程施工期間的噪音恐比海氣象觀測塔更強，須搭配鯨豚觀察員現場監控、緩啟動打樁法等措施來減緩噪音衝擊，以避免所有鯨豚靠近施工影響範圍而造成嚴重傷害。
此次研究成果可提供評估風機打樁與運轉噪音暴露是否造成海豚免疫生理功能影響之參考，以及制定離岸風機施工階段噪音暴露管制標準之參考，對於全球各地未來水下施工標準也可能有所貢獻。
感謝科技部補助部分研究經費。
延伸閱讀
1. J. A. Thomas, R. A. Kastelein, and F. T. Awbrey, Behavior and blood catecholamines of captive belugas during playbacks of noise from an oil drilling platform, Zoo Biology, Vol. 9 (1990) : 393-402.
2. 胡惟鈞等人，〈離岸風場施工之水下噪音量測與分析〉，《第37屆海洋工程研討會論文集》，成功大學， 2015年。